Источники интергармоник

3.2. Источники интергармоник

3.2.1. Источники интергармоник могут находиться в электрических сетях низкого, среднего или высокого напряжений.

Интергармоники, генерируемые источниками низкого напряжения, в основномвоздействуют на устройства ближайшего окружения интергармоники, созданные в сетях среднего (высокого) напряжения, распространяются в питающиеся от них сети низкого напряжения.

Основными источниками интергармоник являются: статические преобразователи частоты, непосредственные преобразователи частоты, подсинхронные вентильные каскады, асинхронные двигатели, сварочные аппараты (в сетях низкого напряжения) и дуговые печи (только в сетях среднего и высокого напряжения).

Слабый фоновый шум, изменяющий кривую низкого напряжения, может ощущаться даже в случае отсутствия местного источника интергармоник.

Примечание. Сигналы, передаваемые по силовым линиям, могут рассматриваться как интергармоники, но предпочтительнее рассматривать их как отдельный вид помехи.

3.2.2. Статические преобразователи частоты

Статические преобразователи частоты (СПЧ) преобразуют напряжение питающей сети в напряжение с частотой большей или меньшей, чем частота питающей сети. Они состоят из двух частей: выпрямителя переменного тока в постоянный и инвертора постоянного тока в переменный. Выпрямленное напряжение модулируется выходной частотой преобразователя, в результате появляются интергармоники во входном токе, вызывающие интергармоники в питающем напряжении.

СПЧ используют в основном для приводов с переменной скоростью вращения. Область их применения расширяется. Маленькие приводы мощностью до нескольких десятков киловатт присоединяют непосредственно к сетям низкого напряжения, более мощные - к сетям среднего напряжения через специальные трансформаторы. Подобные преобразователи используют для питания печей средней частоты.

Различные виды СПЧ имеют различные характеристики. Частоту гармоник и интергармоник (f) в герцах вычисляют по формуле

f = [(p₁m) ± 1]f₁± (p₂n)F,

где p₁ - пульсность выпрямителя;

p₂ - пульсность инвертора;

m - целое число (0, 1, 2, 3,...);

n - целое число (0, 1, 2, 3,... );

f₁ - частота основной гармоники питающего напряжения (50 или 60 Гц);

F - выходная частота, Гц.

Комбинация p₁ и m дает гармоники. Эти гармоники в комбинации с p₂, n и F дают интергармоники.

3.2.3. Непосредственные преобразователи частоты

Непосредственные преобразователи частоты (НПЧ) - электронные преобразователи большой мощности (несколько мегаватт), потребляющие трехфазную симметрическую мощность из системы электроснабжения и дающие на выходе трехфазное или однофазное напряжение пониженной частоты (в общем случае ниже 15 Гц) для больших тихоходных электроприводов. Они состоят из двух или более управляемых выпрямителей, соединенных по мостовой схеме.

Частоты гармоник и интергармоник вычисляют по формуле, приведенной в п. 3.2.2.

3.2.4. Подсинхронные вентильные каскады

Подсинхронные вентильные каскады (ПВК) применяют для управления скоростью асинхронных двигателей с целью уменьшения потерь при их работе вне номинальных режимов. Обычные резистивные сопротивления, присоединенные к зажимам обмотки ротора, заменяют преобразователем частоты, включенным между зажимами ротора и линией, питающей статор двигателя. Уровень генерируемых ими интергармоник обычно невысок.

3.2.5. Асинхронные двигатели

Асинхронные двигатели (АД) генерируют интергармоники в сеть из-за влияния пазов ротора и статора на ток намагничивания и из-за насыщения магнитопровода. При нормальной скорости двигателя диапазон частот этих помех составляет от 500 до 2000 Гц, но в процессе пуска они проходят весь частотный диапазон, достигая своего конечного значения.

АД могут быть источником помех, если они присоединены в конце длинной воздушной линии (более 1 км). Значения интергармоник напряжения могут достигать 0,01 номинального напряжения и приводить к расстройству системы передачи сигналов по питающим линиям.

3.2.6. Аппараты дуговой сварки

Аппараты дуговой сварки (АДС) генерируют непрерывный широкополосный спектр частот продолжительностью от секунды до нескольких секунд.

АДС присоединяют к сетям низкого напряжения. Значения интергармоник, создаваемых АДС, следует получать с помощью измерений.

Для устранения недопустимых колебаний напряжения из-за прерывистого характера процесса сопротивление питающей АДС электрической сети должно быть малым. В этих условиях уровень интергармоник незначителен.

3.2.7. Дуговые печи

Дуговые печи из-за нерегулярного характера входного тока генерируют помехи непрерывного случайно изменяющегося частотного спектра. Данные установки имеют высокую мощность (от 50 до 100 МВ · А) и их обычно присоединяют к электрическим сетям среднего или высокого напряжений. Для устранения чрезмерных колебаний напряжения, вызываемых печью, сопротивление электрической сети должно быть малым. В этих условиях уровень интергармоник незначителен.

Наибольшие интергармоники напряжения появляются в начале процесса плавки. Значения интергармоник в конкретной сети следует получать с помощью измерений.

3.2.8. Фоновый шум

Фоновый шум представляет собой шум Гаусса с непрерывным частотным спектром между гармониками. Его уровень, как правило, низок. Конкретные значения следует получать с помощью измерений.

Типичные уровни напряжения фонового шума находятся в диапазоне:

40 - 50 мВ (≈ 0,0002u_ном) при использовании фильтра с шириной полосы 10 Гц;

20 - 25 мВ (≈ 0,0001u_ном) при использовании фильтра с шириной полосы 3 Гц.

Источник: РД 50-713-92: Методические указания. Совместимость технических средств электромагнитная. Электромагнитная обстановка. Виды низкочастотных кондуктивных помех и сигналов, передаваемых по силовым линиям, в системах электроснабжения общего назначения